Neues Dreifach-Pumpentriebwerk betreibt Erdgas-Tanker künftig auch mit LNG
Noch wird hochgiftiges Schweröl, ein Abfallprodukt aus den Erdölraffinerien, ungefiltert durch die Schlote der Tanker in die Luft geblasen. Um die Umweltbelastung vor allem in Küstennähe zu senken und besser auf Preisschwankungen reagieren zu können, will Katar den Betrieb seiner gesamten LNG-Flotte künftig flexibel gestalten.
Das Dreifachtriebwerk G3M ist eine Sonderanfertigung des Leonberger Anlagenbauers Lewa. Es handelt sich dabei um eine robuste und wartungsarme Zwischengröße, die speziell für den Dauerbetrieb auf den Erdgastankern ausgelegt ist. (Foto: Lewa)
Die Dual-Fuel-Motoren, die MAN Diesel & Turbo dafür entwickelt hat, können wahlweise mit Schweröl oder mit dem geladenen Flüssigerdgas betrieben werden. Dafür werden die Boil-Off-Gase unter hohem Druck rückverflüssigt und in den Schiffsmotor eingespritzt. Da die Schiffe im Dauerbetrieb laufen und nur alle fünf Jahre zur Wartung ins Trockendock gebracht werden, müssen die Hochleistungspumpen, die dafür zum Einsatz kommen, extrem robust und temperaturbeständig sein. Einer der Favoriten für die Zulieferung dieser Hochleistungspumpen ist Cryostar, ein Spezialist für tiefkalte Gase. Als Partner des französischen Herstellers wurde Lewa mit der Entwicklung eines neuen Triebwerks beauftragt, das den hohen Anforderungen entspricht.
Schweröl ist einfach verfügbar, schwer entflammbar und kann unter geringem Druck eingespeist werden. Als die großen Transportschiffe der Q-flex und Q-max-LNG-Flotte vor neun Jahren gebaut wurden, fiel die Entscheidung deshalb zugunsten langsam laufender Dieselmotoren, da diese auch thermisch effizienter als Dampfturbinen sind und weniger Kraftstoff verbrennen. Doch es ist absehbar, dass Tanker wie die in Katar aus Umweltschutzgründen künftig – zumindest in Küstennähe – auf andere Treibstoffe umsteigen müssen. Transportschiffe mit Dual-Fuel-Motoren, wie das Emirat sie einsetzen will, sind jedoch für alle Beteiligten Neuland. Zu hoch war vielen Schiffseignern das technische Risiko, da LNG nur bei sehr tiefen Temperaturen im flüssigen Zustand sicher transportiert werden kann. Allerdings wird die Möglichkeit, an Bord Erdgas als Treibstoff zu verwenden, auch deshalb immer attraktiver, weil dadurch die Motoreffizienz im Vergleich zu Schweröl steigt.
Boil-Off-Gase nutzen
Die Herausforderung auf den Schiffen ist, dass sich das Flüssiggas während der Fahrt erwärmt und teilweise wieder in den gasförmigen Zustand übergeht, wodurch das Volumen auf das 600-fache anwächst und der Druck in den Lagertanks steigt. Diese Boil-Off-Gase abzulassen, belastet die Umwelt und mindert den Gewinn der Produzenten sowie der Charterunternehmen. Stattdessen werden sie daher bei der Q-flex- und Q-max-LNG-Flotte rückverflüssigt. Darüber hinaus entstand die Idee, das Gas für den Antrieb nutzbar zu machen. Eine zusätzliche Ausstattung soll die Flotte daher flexibel bei der Wahl des Kraftstoffs machen. Dadurch kann auch auf die aktuelle Preislage im jeweiligen Exportland reagiert werden: Wird Gas dort teuer gehandelt, wird man es eher verkaufen als es zu verheizen. Im umgekehrten Fall hingegen lohnt sich der LNG-Betrieb des Schiffes. Da das Gas jedoch extrem explosiv ist, werden dafür absolut dichte Sonderanfertigungen benötigt, die den Temperaturen sowie den hohen Drücken standhalten.
Spezialanfertigung: Hochleistungsfähiges Dreifach-Triebwerk
Mit der Triplex-Pumpe, die Cryostar und Lewa gemeinsam entwickelt haben, sind beide Unternehmen für diese neue Anwendung ideal vorbereitet. Das französische Unternehmen ist ein Vorreiter auf diesem Gebiet und hat die Pumpenköpfe entsprechend der Anforderungen für tiefkalte Flüssiggase entwickelt. Das dazugehörige Dreifachtriebwerk G3M ist eine Sonderanfertigung des Leonberger Anlagenbauers. „Cryostar hat das nötige Know-how für den Umgang mit tiefkalten Gasen im Temperaturbereich zwischen -160 und -200 °C, wir die robuste und wartungsarme Triebwerks-Technik, die für den Dauerbetrieb erforderlich ist“, erklärt Thomas Bökenbrink, Produktmanager bei Lewa, die Synergie zwischen den beiden Unternehmen. Mit einer Stangenkraft von 125 kN, wandelt die G3M die Drehbewegung in eine oszillierende Bewegung um und erreicht dabei eine maximale Leistung von 160 kW. Mit der Entwicklung konnte der Hersteller zugleich eine Lücke im Portfolio schließen. „Es handelt sich um eine Zwischengröße mit 120 mm Hublänge, für die wir weiteres Marktpotential sehen.“ erläutert Bökenbrink.
Der erste Prototyp von Cryostar und Lewa befindet sich derzeit in der Testphase. Wenn die Ergebnisse dieser Prüfungen und der ersten Fahrten unter Last positiv ausfallen, soll die Anlage zunächst auf einem Schiff unter Realbedingungen getestet werden. Die Kosten für die Umrüstung werden pro Schiff auf etwa 15 Millionen US-Dollar geschätzt, das Gesamtauftragsvolumen für alle 45 Schiffe der Q-flex und Q-max-Flotte wird mit 700 Millionen beziffert.
Quelle: LEWA GmbH
